公差原则中的最小实体要求与零件的精度设计.pdf

1 8 煤 矿 机 械 2 0 0 4年第 1 2期 文章编 号 1 0 0 3 ． o 7 9 4 2 0 0 4 1 2 ． 0 0 1 8 ． 0 3 公差原则中的最小实体要求与零件的精度设计 于 凤 五 黑 龙江 科技学 院 ，黑龙 江 哈尔 滨 1 5 0 0 2 7 摘 要 在零件的精度设计 中， 绝大多数情况下尺寸公差和形状 、 位 置公差间的关 系都 采用独 立原则。相关原则应用极 少， 但 相关原则 的意义重 大， 不容 忽视 ， 很 有 必要 对相 关要 求 中的最 小 实 体要求和可逆要 求在精度设计 中的应用进行论述 。结合 实例将其在各种约束条件 下的设计进行 了 对 比分析 ， 系统地总结 了最小 实体要 求和 可逆要 求在零件精度设计 中的应用 。 关键词 相 关原则 ；最 大实体要求 ；最小实体要 求；可逆要 求 中图号 T H 6 l 文献标识码 A 1 前言 在零 件的精度设计中 ， 有时尺寸公差和形状 、 位 置公差 间可以互相补偿。 当零件的实际尺寸误差小 于给定 的尺寸公 差值 时 ， 允许 形状 和位置公 差数值 适 当加大 ， 反之亦然。这样 ， 就可 以根据零件 的功 能 要求更加合理地分 配尺 寸公差 和形位 公差 ， 提高产 品合格率 ， 降低加工成本 ， 增加产 品竞争力 。新 的公 差原则标准 G B ／ T 4 2 4 91 9 9 6等效 于 I S 0 8 0 1 5 ，与 国 如图 3所示 为弧面凸轮机械手系列参数化设计 的 2种不 同原始 参数的实例 图。 图 3机 械 手 参 数 化 设 计 买 例 Fi g． 3 T h e p a r a me t r i c d e s i g n e x a m p l e o f h md l e r s 4结 语 这 里从 工程实用 的 角度 出发 ， 探 索 了基于 P m ／ E软件平台 的弧 面 凸轮机 械手 产 品虚拟设 计技 术 ， 并随着该 技术的进 一步 完善 ， 必将在 弧面 凸轮机械 手的产业化 、 系列化 开发 中为缩 短产 品的设计周期 、 优化产品设计 质量 、 提高设 计效率起 到重要的作用 。 参 考文献 [ 1 ] 孙江 宏 ， 等 ． P r o ／ E N GI N E E R 2 0 0 1 虚 拟设计 与装 配 [ M] ． 北京 中国 铁道 出版 社 ， 2 0 0 3 ． [ 2 ] 黄圣杰 ， 王俊详 ． 等 ． P r o ／ E N G r N E E R 2 0 0 l高级开 发实 例[ M] ． 北 京 电子工业 出版社 ． 2 0 0 2． [ 3 ] 文福安 ． 最新计 算机 辅 助设 计 [ M] ． 北 京 北 京 邮 电 大学 出版 社 ， 2 0 0 0． [ 4 ] 黄成祥 ， 等 ．机械产 品虚拟 设计建模 方 法 的研 究 [ J ] ． 机 电产品 开 发与创新 ． 2 0 0 4 ， 1 l l一1 3． [ 5 ] 狄长 春 ， 陈 永 才 ， 等 ． 火 炮 总 体 结构 参 数 化 设 计 研 究 [ J ] ． 机 械 ， 2 0 0 2 ． 2 1 71 8 ． [ 6 ] 杨玮 ． 弧 面凸轮机 械 手 系列化 及 样 机 的设 计 与试 制[ D] ． 西 北 轻 工业学院 硕士学位 论文 ， 2 O O 2 。 3． 作 者简介 张锋 1 9 6 2一 ， 陕西 成 阳人 ， 副 教 授 ， 主要 从 事 机 械 设计 与制造等方 面 的教 学 和科 研 工作 。 发 表 论 文多 篇 ． T e l 0 9 1 0 3 5 71 6 9 7． 。 收稿 日期 - 2 0 0 4 0 9 1 7 Bu i l d i ng mo de l i n v i r t ua l de s i g n a nd s t r u c t ur e pa r a me t r i c d e s i g n o f g l o b o i d c a m h a n 1 l e r s Z HA N G F e n g ， Z HA N G X i a omi n g 。 C A O J u- j i a n g S h m x i U n i v e r s i t y o f S c i e n c e＆T e c h n o l o g y ， X i a n y a n g 7 1 2 0 8 1 ， C h i n a Ab s t r a e t Wi t h t h e d e ma n d o f t h e s e ri a l i z a t i o n d e s i g n o f g l o b o i d c a m h a n d l e r s- T h i s p a p e r r e s e a r c h e d t h e t e c h n o l o g y an d me t h o d t o s e t u p t h e mo d e l s o f me c h a n i c al p r o d u c t s b a s e d o n p rog r a m P m／ E i n v i n u al d e s i gn ． an d s t u d i e d t h i s p r o d u c t s i n p a r t mo d e l i n g ， c o mp o n e n t s ass e mb l i n g ， a u t o ma t i c p rog r a m o f p a r a me t e rs d e s i gn ． T h i s fou n d a t i o n c a l l b e e s t a b l i s h e d f o r t h e o p t i mi z a t i o n a n d s e ri a l i z a t i o n d e s i gn o f t h e p r o d u c t ． K e y wa r d s g l o b o i d c a m h a n d l e rs ；v i n u al d e s i gn ；t h r e edi me n s i o n a l mo u l d；s t ru c t ur e p a r a me t e r i zat i o n 维普资讯 2 0 0 4年第 1 2期 公差原则 中的最小实体要求与零件 的精度设计 于凤云 1 9 际标 准接轨 。这 里要 分 析 的是 新 标 准 G B ／ T 4 2 4 9 1 9 9 6中的最小实体要求 。 2最小 实体 要求 尺寸公差和形位公差之 间的关 系采用最小实体 要求 时 ， 图样上 给 出的形位公 差值 是 当被 测要 素实 际尺寸 d 。 或 D。 等 于其 最小 实体 尺寸 时 D邮 或 d L M 的形位误差 值 △ 。当被测要 素 的实 际尺 寸偏 离最小实体尺 寸时 ， 形位误差允许增大 ， 其增大幅度 取决于实际尺 寸与最小实 体尺寸 的相关量 。形位误 差 孑 L△ ，t D 一D。 1 轴△ ，t d 。 一d 2 最小 实体要 求可应 用于被 测要素 ， 也可用 于基 准要素 ， 它在图样上的标 注是“ ①” ， 附在形位公差值 后面或基准字母代号后 面。 3最小实体要求的几种特殊情况 1 最小实体 要求 的零形位公 差 最小实体要求 的零形位公差 只是一种 当图样标 记 的形位公差值 t 为零时 的一种特殊情况 ， 所 以 ， 无 论是它在图样上 的标记 还是 其形位误 差值 的计算 ， 只要将通常情 况下 的最小实体要求 中的 t 变为零 就 可 以了 。式 1 、 式 2 就成为如下形式 孔△ ，DL M 一D。 3 轴△ d 。 一d 4 2 可逆要求 可逆要求 的含义是形位误差反过来影响尺寸误 差 ， 即当中心要 素的形 位误差 值小 于 图样上 给 出的 形位公差值时 ， 尺寸公差允许 扩大 ， 所 以它是最小实 体要求 的逆应用 ， 可逆要求不 能单独使用 ， 它必须与 实体要求 联合使用 才有 意义 ， 可逆 要求用 于最小 实 体要求 时在图样上 的标 注为 在“ ① ” 的后 面加 注 “ ① 可逆要 求用 于最小 实体要求 时 ， 它对 尺寸范 围 的扩大是最小实体 尺寸一 侧 ， 而最 大实体 尺寸一侧 不变 ， 此 时被测要 素的极 限尺寸 为 孔 { 。 ㈣ 轴 1 rai n- 卜 6 【 d d一 为 比较 不 同情 况下最 小实体要求 的 区别 ， 对 同 一 被测要 素采用不 同的公差 原则 暂 不考 虑各 自的 应用场合 ， 如图 1所示 ， 形 位公 差和 尺寸公 差间 的 关 系分 别应用 式 1 、 式 3 、 式 5 求得相应数值 ， 如 表 1 所示 。 L 竺 v ／ ／ ／ ／ ／＼ l l I l 一股情况下城小 蛮体蜚求 m 屉小实体要求的 c 包容要求 零形位公差 d I 叮 逆婪求J lJ J 舶小 c 逆 婪求川 于垃小 实伟 求 实体要求 图 1 孔的不 同形 位公 差要 求 F i g ． 1 Di ff e r e n t g e o me t r t e t e r a n c e r e q u i r e me n t f o r S a ]ll e e s s e n t i a l f a c t o r 表 1 孔 的尺 寸误差 和直 线度 误差 之 间的数 值关 系 T8 b． 1 Di g i t a l r e l a ti o n b e t we e n s i z e e r r o r a n d g e o me U - k err or 图 号 月 喜 喜 由表 1 各参数 的数值关 系可以得 出以下结论 ① 在 采用最小 实体 要求 的零形 位公 差 与包 容 要求 2种情 况下 ， 得到的形位误差允许值截然相 反 。 这与最大实体要求的零形 位公差不同 ， 所 以 ， 对 于零 件 的同一功能要求不能用包 容要求替代 最小实体要 求 ， 如图 1 b 和图 1 C ； ② 采用没有可逆要求的最小实体要求时， 当尺寸 公差有富裕 时， 形位公 差可 以增 大， 如图 1 a 和 图 1 b ； 采用有可逆要求的最小实体要求时， 当形位公差 有富裕时 ， 则尺寸公差可以增大 ， 如图 1 d 和图 l e ； ③ 采用 可逆 要求时 ， 制 造者可对 同一公差 按不 同的要求用不 同的公差分配形式 给尺寸公差和形 位 公差 ， 如 图 1 d 和图 1 e 。 4 最小 实体要求在精度设计 中的应用 应用原则 在满足零件使用要求 的前提下 ， 尽 量 降低加工成本 ， 所 以在应用 最小实 体要 求 时要充 分 考虑零件的功 能要求和加工 的经济性 。 1 最小实体要求 的应用 适用要 素 中心要素 ， 即圆柱 面的轴线 或两平 行 平面的 中心对称 面。 适用 的形位 公差项 目 当最小 实体要 求应用 于 被测要素时 ， 使用 的形位公 差项 目有 直 线度 、 平 面 度 、 倾斜度 、 平行度 、 垂直度 、 位置度 、同轴 度 、对 称 r ． ． ， ● - I ． ． ． 。 。 ●_一 维普资讯 2 0 煤 矿 机 械 2 0 0 4年第 l 2期 文章编号 1 0 o 3 ． o 7 9 4 2 0 0 4 1 2 ． 0 0 2 0 ． 0 4 旋转构件角应变楦测系统设计 * 舒杰 ．文 青岛理工大学， 妍 ．谭继 文 山东 青岛 2 6 6 0 3 3 摘 要 基 于电磁检 测原理提 出了受扭构件剪应 变的非接 触式 实时在 线定 量检测 方法 ， 设计 了以 A T 8 9 C 5 2为 核 心 的 旋 转 构 件 角 应 变检 测 系统 。介 绍 了该 系统 的 功 能 、 硬 件 构 成 、 软 件 设 计 及 其 实现。仿真 实验表 明， 该 系统运行 可靠， 检测准确 ． 具有明显的推广应 用价值 。 关键 词 电磁检测 ；霍 尔元件 ；应 变检 测 ；单 片机 中图号 T M9 3 4 文献标识码 A 1 前 言 传统的机械构件角应变检测多采用电阻应 变片 法 ， 该 方法 原理 明确 、 使 用广泛 。但 是 ， 电阻应变 片 法测定构件线应变属于接触式检测， 连接导线多， 导 *山东省教育厅科技计划资助项 目 J 0 2 A 0 6 线的布置 和信号处 理麻 烦 ， 而且 由于 导线 接 触 电阻 的不稳定性 、 线间 电容 及热 电动 势等 都将使 检测 结 果的准确性 和检测 精度 降低 ， 同时也难 以实 现对 动 态构件角应变 的在线检测 。 本 文中所采用 的电磁检测法是直接在被测构 件 上贴上磁钢 ，通过被测构件与检测器 的相对运 动实 度 ； 当最小实体要求应用 于基准要求时 ， 上述 的直线 度和平 面度公差就不适用了 ， 其他均可 。 应 用场合 为保证零件具有足够 的强度 ， 对孔类 零件必须保证最 小壁 厚 ， 轴类零 件要保证 最小 的有 效横截 面 ， 并且零件 的壁越厚 或有效横截 面越大 ， 其相应的形位误差允许值越大， 也就是既满足了零 件 的功能要求 ， 又扩大 了零件相应要素的形位 公差 ， 最 小实体要求恰 好能同时满足这样 的要求 ， 所 以 ， 在 必 须保 证材料最小壁厚 或最 大有效横截面 且可 以 由尺 寸公 差的富裕量 来补偿 形位 误差值 的情况 下 ， 可以采用最小实体要求 。 2 可逆要求用于最小实体要求的应 用 图 l d 与 l e 所表示的零 件功能是相 同的 ， 但 是图 l e 则 对 制造者 将 总公 差分配 给尺 寸 和形状 误差提供 了推荐 值 ， 也就 是说 可逆要 求为产 品设计 和车间之间提供 了信息 。 5结语 最 小实体要求 包括 可逆要 求下 的最小 实体要 求 ． 是新 国家 标准 G B ／ T 4 2 4 91 9 9 6中增设 的 内容 之一， 它在特殊场 合 例 如 为保证 孔类件 的有效 壁 厚或轴类件 的有效横截面 有其重 要的应用意义 ． 是 零件精度设计 中必不可少 的一项公差原则 。在满 足 零件使用功能的情况 下 ， 最小 实体要 求对 改善 零件 加工的经济性大有益 处 ， 它为合 理 给定公 差提 供 了 基本的依据 。 参考 文献 [ 1 ] 国家技术监督局． 中华人民共 和国国家标准 形状和位置公差 [ R ] ， 1 9 9 7 ． [ 2 ] 汪恺， 等． 形位公差 一 在设计、 制造及检验中的应用[ M] ． 北京 中 国计量 出版 社 ， 1 9 9 “／ ． [ 3 ] 劳动和社会保障部教材办公室． 公差配合与技术测量基础[ M ] ． 北 京 中国劳动社会 保 障出版社 ． 2 , O O O． 作 者简介 于风云 1 9 6 8一 ， 女 。 黑龙 江庆安 人 。 副教 授 ． 工学 硕 士 ． 现 为中国矿业 大学 北 京校 区 博士 生 ， 从 事机械 设计 制造及其 自 动化方 面的教学 与科研 工作 ． 收稿 日期 2 o o 4 ． 0 9 ． 2 2 The l e a s t ma t e r i a l r e q u i r e me n t 0 f t o l e r a nc e pr i n c i p l e a n d p r e c i s i o n d e s i g n 0 f h a r d wa r e YU Fe ngyu n H e i l o n g j i a n g I n s t i t u t e o f S c i e n c e＆ T e c h n o l o g y ．H a r b i n 1 5 0 0 2 7 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e a b s o l u t e p rin c i p l e i s a d o p t e d f o r t h e r e l a t i o n o n d i me n s i o n t o l e r a n c e a n d t h e s h a p e an d p o s i t i o n o f h a r d ． w a r e i n t h e p r o c e s s o f p rec i s i o n d e s i g n i n g e n e r a l i n s t a n c e ．A l t h o u g h t h e rel a t e r p ri n c i p l e i s l i t t l e a p p l i e d，b u t i t ’ S me a n i n g i s t o o i mp o r t a n t t o i g n o re．I t i S e s s e n t i al t h a t t h e a p p l i c a t i o n f o r t h e l e a s t ma t e r i al req u i reme n t and rev e r s i b l e req u i re． me n t o f rel a t e d req u i reme n t i s d i s c u s s e d i n the p rec i s i o n d e s i gn ．T h e a p p l i c a t i o n for l e ast ma t e ria l r e q u i r e me n t an d re． v e rsi b l e req u i reme n t i s s y s t e ma t i c a l l y s u m ma ri z e i n p rec i s i o n d e s i g n t h r o u g h c o n t r a s t analy s i s for d e s i gn i n the v a ri o u s the c o n d i t i o n o f res t ri c t i o n b y l i v i n g e x a mp l e ． Ke y WO I “ d srel a t e r p rin c i p l e；ma xi mum ma t e ria l req u i r e me n t ；l e ast ma t e ria l r e q u i reme n t ；rev e rsi b l e r e q u i reme n t 维普资讯